王芬华，朱贤东，苗 慧

（1.安徽工程大学生物化学工程学院，安徽芜湖 241000；2.阜阳师范学院化学化工学院，安徽阜阳 236032）

吡咯是一种重要的含氮五元杂环化合物，其衍生物广泛应用于聚合物、分子光学、电子学等领域，尤其在生命科学领域中大量含有吡咯环的天然物质，对生命过程起着不可替代的重要作用，如：亚铁血红素、叶绿素、胆色素等［1－2］.吡咯衍生物的合成方法众多，Paal－Knorr缩合法是最方便、最有效及使用范围最广的方法［3－5］.综合近年来的研究报道，新催化剂和新方法主要包括使用质子酸、路易斯酸催化剂［6－9］及非均相催化剂［10］等，此外，微波辅助的合成方法［11］以及环境友好的离子液体［12］也被应用于该反应.

本文在不需要任何催化剂的条件下，在反应装置中增加一分水器，将反应中生成水从体系中移走，从而促进了平衡向正方向移动，使多种伯胺与2，5－己二酮之间的Paal－Knorr缩合反应能够高产率地合成出多种吡咯衍生物.该方法不仅操作简便，且不需要任何催化剂，反应终点容易判断，产物容易分离纯化，是一种绿色的合成过程.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

熔点测定使用X－4型数字熔点仪；NMR使用Bruker－AV 300核磁共振仪（300 MHz for1H NMR；75.0 MHz for13C NMR）测定（用CDCl3作溶剂，TMS作内标）；HRMS使用Micromass GCT－MS测定，单晶衍射采用SMART APEXⅡ单晶X－射线衍射仪.所用试剂均为市售分析纯，未经处理，直接使用.

1.2 晶体结构测定

选取大小适当的晶体，用X－Ray衍射法确定其结构，在SMART CCD衍射仪上收集衍射数据.采用石墨单色的Mo－Kα射线，λ＝0.710 73Å，T＝293（2）K，φ和ω扫描技术，全部强度数据经Lp因子校正，应用SHELXTL－5.10程序，晶体结构采用重原子法解出，经多轮Fourier变换后得到全部非氢原子坐标参数，理论加氢法获得所有氢原子坐标，对所有非氢原子经全矩阵最小二乘法修正各向异性温度因子.化合物k，m的结构数据存于英国剑桥数据中心，CCDC号分别为967200和967201.晶体数据可以从剑桥晶体数据中心免费获得.

1.3 吡咯衍生物的合成通法

以产物a的合成方法为例，在一装有分水器的的圆底烧瓶中，加入2，5－己二酮（5.7 g，0.05 mol）和苯胺（4.6 g，0.05 mol）溶于50 mL甲苯中于100℃下搅拌回流，根据分水器的量判断反应的完成程度，反应结束后，减压除去溶剂，得到浅黄色固体，粗产品用己烷和乙酸乙酯（1∶1）重结晶，得到白色晶体（7.8 g，92%）.

1.4 产物的表征

a：白色固体，m.p.51～52℃（lit.［13］51～52℃）；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7.47～7.43（m，3H，C6H5），7.24～7.21（m，2H，C6H5），5.92（s，2H，pyr），2.05（d，J＝1.2 Hz，6H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：139.2，129.1，128.8，128.4，127.7，105.8，13.1.

黄色油状液体［13］，1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：5.76（s，2 H，pyr），3.72（t，J＝7.5 Hz，2H，CH2），2.22（s，6H，CH3），1.63～1.55（m，2H，CH2），1.40～1.35（m，2H，CH2），0.95（t，J＝7.2 Hz，2H，CH3）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）δ：127.4，105.3，43.6，33.5，20.4，14.1，12.7.

b：浅黄色固体，m.p.57～59℃（lit.［14］59～61℃）；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7.38～7.02（m，4 H，C6H4），5.90（s，2 H，pyr），3.77（s，3 H，CH3），1.96（s，6H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：137.2，134.3，130.7，130.3，129.7，128.7，127.7，105.9，12.6.

c：黄色油状液体；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7.56～7.30（m，4 H，C6H4），5.94（s，2H，pyr），1.97（s，6H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：156.0，130.3，129.5，129.1，127.6，120.7，112.1，105.3，55.7，12.6.HRMS（ESI）Calcd.for C12H13Cl N2（M＋H＋）220.0767，Found：220.0761.

d：白色固体，m.p.48～49℃（lit.［13］52～53℃）；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7.398～7.11（m，4H，C6H4），5.89（s，2 H，pyr），2.03（s，6 H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：140.4，134.7，130.1，129.0，128.6，128.0，126.7，106.4，13.1.

e：浅黄色固体，m.p.57～58℃（lit.［14］60～61℃）；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7.13（d，J＝8.7 Hz，2 H，C6H5），6.96（d，J＝8.7 Hz，2 H，C6H5），5.88（s，2 H，pyr），3.85（s，3 H，CH3），2.01（s，6 H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：158.9，131.8，129.3，128.9，114.3，105.4，55.4，13.0.

f：白色固体，m.p.45～47℃（lit.［14］49～50℃）；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7.43（d，J＝9.0 Hz，2 H，C6H5），7.16（d，J＝9.0 Hz，2H，C6H5），5.90（s，2 H，pyr），2.02（s，6 H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：137.9，133.6，129.6，129.0，128.7，106.1，13.0.

g：浅黄色固体，m.p.55～57℃（lit.［15］52～53℃）；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7.73（d，J＝8.4 Hz，2H，C6H5），7.33（d，J＝8.4 Hz，2H，C6H5），5.92（s，2H，pyr），2.04（s，6H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：142.3，128.7，126.4，126.3，126.3，126.2，106.7，13.0.

h：白色固体，m.p.108～109℃；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：8.05（br，1 H，NH），7.58（d，J＝9.0 Hz，2 H，Ind），7.38（d，J＝7.8 Hz，2 H，Ind），7.25～7.15（m，2 H，Ind），6.91（s，1 H，Ind），5.80（s，2H，pyr），4.02（t，J＝9.0 Hz，2 H，CH2），3.06（t，J＝9.0 Hz，2 H，CH2），2.22（s，6 H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：136.4，127.8，127.4，122.4，122.2，119.7，118.7，112.6，111.6，105.5，44.6，27.1，12.8.HRMS（ESI）Calcd.for C15H17N2（M＋H＋）225.139 2，Found：225.139 2.C15H16N2.

i：黄色油状液体［15］，1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：5.76（s，2H，pyr），3.72（t，J＝7.5 Hz，2H，CH2），2.22（s，6H，CH3），1.63～1.55（m，2H，CH2），1.40～1.35（m，2H，CH2），0.95（t，J＝7.2 Hz，2H，CH3）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）δ：127.4，105.3，43.6，33.5，20.4，14.1，12.7.

j：浅黄色固体，m.p.74～76℃；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：7.19～7.10（m，2H，C6H5），6.67～6.55（m，1H，C6H5），6.53～6.52（m，2 H，C6H5），5.73（s，2 H，pyr），3.90（t，J＝6.6 Hz，2 H，CH2），3.33（t，J＝6.6 Hz，2H，CH2），2.14（s，6H，CH3）；13C NMR（75 MHz，CDCl3）δ：147.5，129.6，127.9，117.8，112.7，105.7，44.0，42.9，12.8.HRMS（ESI）Calcd.for C14H19N2（M＋H＋）215.154 8，Found：215.154 9.

k：浅黄色固体，m.p.136～137℃（lit.［14］未报道）；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：5.78（s，4H，pyr），3.95（m，4 H，CH2），2.05（d，J＝11.5 Hz，12H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：127.8，106.0，44.1，12.1.

l：浅黄色固体，m.p.67～68℃；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：5.78（s，4 H，pyr），3.75（t，J＝7.8 Hz，4H，CH2），2.18（s，12H，CH3），2.02～1.87（m，CH2）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：127.2，105.7，440.7，32.4，12.6.HRMS（ESI）Calcd.for C15H23N2（M＋H＋）231.186 1，Found：231.185 8.

m：浅黄色固体，m.p.76～78℃；1H NMR（300 MHz，CDCl3）δ：5.76（s，4H，pyr），3.84（m，4H，CH2，pyr），2.80（m，4 H，CH2NCH2），2.22（s，12 H，CH3）；13C NMR（75.0 MHz，CDCl3）δ：127.9，105.6，50.3，44.0，12.9.m/z：calcd for C16H26N3（M＋H＋）260.212 6；Found：260.212 6.

2 结果与讨论

2.1 底物普适性研究

底物普适性研究结果如表1所示.从实验结果可以看出，各种结构的胺都可以与2，5－己二酮顺利地反应合成吡咯类衍生物.当反应底物为芳香胺时，且取代基位于氨基的间位和对位，且电子效应对反应的影响较小，不管是供电子基还是吸电子基都能得到较高产率的产物.然而芳环上邻位有取代基时，不论是吸电子的（－Cl），还是供电子基（－OCH3），只能得到中等产率的产物，且反应时间较长.这说明对此反应的影响主要是空间效应，当邻位有取代基时，由于位阻效应，影响了反应的进行.当底物为脂肪族的胺时都能高产率得到产物，如表1中8～13所示.

表1 胺类与2，5－己二酮的Paal－Knorr缩合反应

2.2 晶体结构描述

单晶X－射线衍射分析表明，化合物k的单晶属于正交晶系，Pbca空间群；化合物m的单晶属于单斜晶系，P2（1）/n空间群.单晶衍射数据如表2所示.分子结构图如图1所示.由图1可知，化合物k以连接吡咯环的亚乙基中心成中心对称结构，两个吡咯环完全相互平行，空间取向处于反式.化合物m两个吡咯环接近垂直，二面角为76.37°.两化合物分子间均以微弱的π－π相互作用和范德华力形成三维晶胞堆积图.

图1 化合物k和m的分子结构图，氢原子省略

3 结论

在无催化剂的条件下，利用分水器装置分出反应体系中生成的水，并根据生成水的量来判断反应的终点，合成了一系列单吡咯和双吡咯类衍生物.通过1H NMR、13C NMR和质谱对所有化合物的结构进行了表征，并用单晶X－射线衍射法测定了化合物k和m的晶体结构.该合成方法与其他方法相比较，具有反应过程简单、产率高、产物易提纯等优点，为该类化合物的合成提供了一种简单、有效、快速的合成方法.

表2 化合物k和m的单晶衍射数据

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